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公開番号2025038189
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2024224633,2022534948
出願日2024-12-20,2021-05-31
発明の名称近赤外線吸収ガラスおよび近赤外線カットフィルタ
出願人HOYA株式会社
代理人弁理士法人特許事務所サイクス
主分類C03C 4/08 20060101AFI20250311BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】薄肉化によっても可視透過率が高く、近赤外線カット能力に優れ、耐候性の低下の抑制が可能な近赤外線吸収ガラスを提供する。
【解決手段】Pイオン、LiイオンおよびCuイオンを必須カチオンとして含み、アニオンとして少なくともOイオンを含み、Pイオンの含有量に対するOイオンの含有量の比率が3.15以下であり、アニオン%表示のガラス組成においてOイオンの含有量が90.0アニオン%以上であり、主要カチオンの酸化物の合計含有量が90.0%以上であり、MgOとAl₂O₃との合計含有量が8.0%以下であり、Li₂O含有量に対する、Na₂O含有量、K₂O含有量およびZnO含有量の合計の比率が2.4以下であり、B₂O₃とSiO₂との合計含有量が3.0%以下であり、CuO含有量がα₁%以上であり、α₁は式1(RはOイオン/Pイオン)により算出される値である。
(式1)α₁=70400×exp(-2.855×R)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｐイオン、Ｌｉイオン、Ｃｕイオン、Ａｌイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｚｎイオン、Ｋイオン、Ｎａイオン、Ｌａイオン、ＧｄイオンおよびＹイオンからなる群から選ばれる主要カチオンを４種以上含み、
Ｐイオン、ＬｉイオンおよびＣｕイオンを必須カチオンとして含み、
アニオンとして少なくともＯイオンを含み、
Ｐイオンの含有量に対するＯイオンの含有量の比率（Ｏイオン／Ｐイオン）が３．１５以下であり、
アニオン％表示のガラス組成において、Ｏイオンの含有量が９０．０アニオン％以上であり、
酸化物基準のガラス組成において、
モル基準で、
前記主要カチオンの酸化物の合計含有量が９０．０％以上であり、
ＭｇＯとＡｌ
２
Ｏ
３
との合計含有量（ＭｇＯ＋Ａｌ
２
Ｏ
３
）が８．０％以下であり、
Ｌｉ
２
Ｏ含有量に対する、Ｎａ
２
Ｏ含有量、Ｋ
２
Ｏ含有量およびＺｎＯ含有量の合計の比率（（Ｎａ
２
Ｏ＋Ｋ
２
Ｏ＋ＺｎＯ）／Ｌｉ
２
Ｏ）が２．４以下であり、
Ｂ
２
Ｏ
３
とＳｉＯ
２
との合計含有量（Ｂ
２
Ｏ
３
＋ＳｉＯ
２
）が３．０％以下であり、
ＣｕＯ含有量がα
１
％以上であり、
α
１
は下記式１：
（式１）
α
１
＝７０４００×ｅｘｐ（－２．８５５×Ｒ）
により算出される値であり、
前記式１中、
Ｒは前記比率（Ｏイオン／Ｐイオン）である、
近赤外線吸収ガラス。
続きを表示（約 4,600 文字）【請求項２】
Ｐイオン、Ｌｉイオン、Ｃｕイオン、Ａｌイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｚｎイオン、Ｋイオン、Ｎａイオン、Ｌａイオン、ＧｄイオンおよびＹイオンからなる群から選ばれる主要カチオンを４種以上含み、
Ｐイオン、ＬｉイオンおよびＣｕイオンを必須カチオンとして含み、
アニオンとして少なくともＯイオンを含み、
Ｐイオンの含有量に対するＯイオンの含有量の比率（Ｏイオン／Ｐイオン）が３．１５以下であり、
アニオン％表示のガラス組成において、Ｏイオンの含有量が９０．０アニオン％以上であり、
酸化物基準のガラス組成において、
モル基準で、
前記主要カチオンの酸化物の合計含有量が９０．０％以上であり、
ＭｇＯとＡｌ
２
Ｏ
３
との合計含有量（ＭｇＯ＋Ａｌ
２
Ｏ
３
）が８．０％以下であり、
Ｌｉ
２
Ｏ含有量に対する、Ｎａ
２
Ｏ含有量、Ｋ
２
Ｏ含有量およびＺｎＯ含有量の合計の比率（（Ｎａ
２
Ｏ＋Ｋ
２
Ｏ＋ＺｎＯ）／Ｌｉ
２
Ｏ）が２．４以下であり、
Ｂ
２
Ｏ
３
とＳｉＯ
２
との合計含有量（Ｂ
２
Ｏ
３
＋ＳｉＯ
２
）が３．０％以下であり、
下記式２：
（式２）
Ｃ－３２００×ｅｘｐ（－２．２７８×Ｒ）≧０
を満たし、
前記式２中、
Ｃは、ガラスのモル体積あたりのＣｕＯ含有量（単位：ミリモル／ｃｃ）であり、
Ｒは前記比率（Ｏイオン／Ｐイオン）である、
近赤外線吸収ガラス。
【請求項３】
Ｐイオン、Ｌｉイオン、Ｃｕイオン、Ａｌイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｚｎイオン、Ｋイオン、Ｎａイオン、Ｌａイオン、Ｇｄイオン、Ｙイオン、ＢイオンおよびＳｉイオンからなる群から選ばれる主要カチオンを４種以上含み、
Ｐイオン、ＬｉイオンおよびＣｕイオンを必須カチオンとして含み、
アニオンとして少なくともＯイオンを含み、
Ｐイオンの含有量に対するＯイオンの含有量の比率（Ｏイオン／Ｐイオン）が３．１５以下であり、
アニオン％表示のガラス組成において、Ｏイオンの含有量が９０．０アニオン％以上であり、
酸化物基準のガラス組成において、
モル基準で、
前記主要カチオンの酸化物の合計含有量が９０．０％以上であり、
ＭｇＯとＡｌ
２
Ｏ
３
との合計含有量（ＭｇＯ＋Ａｌ
２
Ｏ
３
）が８．０％以下であり、
Ｌｉ
２
Ｏ含有量に対する、Ｎａ
２
Ｏ含有量、Ｋ
２
Ｏ含有量およびＺｎＯ含有量の合計の比率（（Ｎａ
２
Ｏ＋Ｋ
２
Ｏ＋ＺｎＯ）／Ｌｉ
２
Ｏ）が２．４以下であり、
下記式３：
（式３）
Ａ
１
＝｛Ｏ（Ｐ）－Ｏ（ｏｔｈｅｒｓ）｝×Ｃｕ
によって算出されるＡ
１
が２５００以上であり、
前記式３中、
Ｏ（Ｐ）は、酸化物基準のガラス組成においてＰイオンの酸化物を構成する酸素量を示し、
Ｏ（ｏｔｈｅｒｓ）は、酸化物基準のガラス組成において前記主要カチオンの酸化物を構成する酸素量から前記Ｏ（Ｐ）を除いた酸素量を示し、
Ｃｕは、酸化物基準のガラス組成におけるモル基準のＣｕＯ含有量を示す、近赤外線吸収ガラス。
【請求項４】
Ｐイオン、Ｌｉイオン、Ｃｕイオン、Ａｌイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｚｎイオン、Ｋイオン、Ｎａイオン、Ｌａイオン、Ｇｄイオン、Ｙイオン、ＢイオンおよびＳｉイオンからなる群から選ばれる主要カチオンを４種以上含み、
Ｐイオン、ＬｉイオンおよびＣｕイオンを必須カチオンとして含み、
アニオンとして少なくともＯイオンを含み、
Ｐイオンの含有量に対するＯイオンの含有量の比率（Ｏイオン／Ｐイオン）が３．１５以下であり、
アニオン％表示のガラス組成において、Ｏイオンの含有量が９０．０アニオン％以上であり、
酸化物基準のガラス組成において、
モル基準で、
前記主要カチオンの酸化物の合計含有量が９０．０％以上であり、
ＭｇＯとＡｌ
２
Ｏ
３
との合計含有量（ＭｇＯ＋Ａｌ
２
Ｏ
３
）が８．０％以下であり、
Ｌｉ
２
Ｏ含有量に対する、Ｎａ
２
Ｏ含有量、Ｋ
２
Ｏ含有量およびＺｎＯ含有量の合計の比率（（Ｎａ
２
Ｏ＋Ｋ
２
Ｏ＋ＺｎＯ）／Ｌｉ
２
Ｏ）が２．４以下であり、
下記式４：
（式４）
Ａ
２
＝｛Ｏ（Ｐ）－Ｏ（ｏｔｈｅｒｓ）｝×Ｃ
によって算出されるＡ
２
が７００以上であり、
前記式４中、
Ｃは、ガラスのモル体積あたりのＣｕＯ含有量（単位：ミリモル／ｃｃ）であり、
Ｏ（Ｐ）は、酸化物基準のガラス組成においてＰイオンの酸化物を構成する酸素量を示し、
Ｏ（ｏｔｈｅｒｓ）は、酸化物基準のガラス組成において前記主要カチオンの酸化物を構成する酸素量から前記Ｏ（Ｐ）を除いた酸素量を示す、近赤外線吸収ガラス。
【請求項５】
Ｐイオン、Ｌｉイオン、Ｃｕイオン、Ａｌイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｚｎイオン、Ｋイオン、Ｎａイオン、Ｌａイオン、ＧｄイオンおよびＹイオンからなる群から選ばれる主要カチオンを４種以上含み、
Ｐイオン、ＬｉイオンおよびＣｕイオンを必須カチオンとして含み、
アニオンとして少なくともＯイオンを含み、
Ｐイオンの含有量に対するＯイオンの含有量の比率（Ｏイオン／Ｐイオン）が３．１５以下であり、
アニオン％表示のガラス組成において、Ｏイオンの含有量が９０．０アニオン％以上であり、
酸化物基準のガラス組成において、
モル基準で、
前記主要カチオンの酸化物の合計含有量が９０．０％以上であり、
ＭｇＯとＡｌ
２
Ｏ
３
との合計含有量（ＭｇＯ＋Ａｌ
２
Ｏ
３
）が８．０％以下であり、
Ｌｉ
２
Ｏ含有量に対する、Ｎａ
２
Ｏ含有量、Ｋ
２
Ｏ含有量およびＺｎＯ含有量の合計の比率（（Ｎａ
２
Ｏ＋Ｋ
２
Ｏ＋ＺｎＯ）／Ｌｉ
２
Ｏ）が２．４以下であり、
ＣｕＯ含有量がα
２
％以上であり、
α
２
は下記式５：
（式５）
α
２
＝７６５２２×ｅｘｐ（－２．８５５×Ｒ）
により算出される値であり、
前記式５中、
Ｒは前記比率（Ｏイオン／Ｐイオン）である、
近赤外線吸収ガラス。
【請求項６】
Ｐイオン、Ｌｉイオン、Ｃｕイオン、Ａｌイオン、Ｂａイオン、Ｓｒイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｚｎイオン、Ｋイオン、Ｎａイオン、Ｌａイオン、ＧｄイオンおよびＹイオンからなる群から選ばれる主要カチオンを４種以上含み、
Ｐイオン、ＬｉイオンおよびＣｕイオンを必須カチオンとして含み、
アニオンとして少なくともＯイオンを含み、
Ｐイオンの含有量に対するＯイオンの含有量の比率（Ｏイオン／Ｐイオン）が３．１５以下であり、
アニオン％表示のガラス組成において、Ｏイオンの含有量が９０．０アニオン％以上であり、
酸化物基準のガラス組成において、
モル基準で、
前記主要カチオンの酸化物の合計含有量が９０．０％以上であり、
ＭｇＯとＡｌ
２
Ｏ
３
との合計含有量（ＭｇＯ＋Ａｌ
２
Ｏ
３
）が８．０％以下であり、
Ｌｉ
２
Ｏ含有量に対する、Ｎａ
２
Ｏ含有量、Ｋ
２
Ｏ含有量およびＺｎＯ含有量の合計の比率（（Ｎａ
２
Ｏ＋Ｋ
２
Ｏ＋ＺｎＯ）／Ｌｉ
２
Ｏ）が２．４以下であり、
下記式６：
（式６）
Ｃ－３４７８×ｅｘｐ（－２．２７８×Ｒ）≧０
を満たし、
前記式６中、
Ｃは、ガラスのモル体積あたりのＣｕＯ含有量（単位：ミリモル／ｃｃ）であり、
Ｒは前記比率（Ｏイオン／Ｐイオン）である、
近赤外線吸収ガラス。
【請求項７】
Ｎａ
２
Ｏ含有量、Ｋ
２
Ｏ含有量の合計含有量が１５．０モル％未満である、請求項１～６のいずれか１項に記載の近赤外線吸収ガラス。
【請求項８】
Ａｌ
２
Ｏ
３
含有量が２．０モル％未満である、請求項１～７のいずれか１項に記載の近赤外線吸収ガラス。
【請求項９】
Ａｌ
２
Ｏ
３
、Ｌａ
２
Ｏ
３
、Ｙ
２
Ｏ
３
およびＧｄ
２
Ｏ
３
の合計含有量（Ａｌ
２
Ｏ
３
＋Ｌａ
２
Ｏ
３
＋Ｙ
２
Ｏ
３
＋Ｇｄ
２
Ｏ
３
）が０．１モル％以上である、請求項１～８のいずれか１項に記載の近赤外線吸収ガラス。
【請求項１０】
波長５５０ｎｍ以上で反射損失を含む外部透過率が５０％となる波長である半値λ
Ｔ
５０が６３３ｎｍとなるガラスの厚みが０．２５ｍｍ以下であり、
前記厚みにおいて、波長６００ｎｍにおける反射損失を含む外部透過率Ｔ６００が５０％以上であり、かつ波長１２００ｎｍにおける反射損失を含む外部透過率Ｔ１２００が３０％以下である、請求項１～９のいずれか１項に記載の近赤外線吸収ガラス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外線吸収ガラスおよび近赤外線カットフィルタに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年のスマートフォン等に代表される小型カメラにおいては、得られた画像情報を単にデジタル化するだけでなく、その画像情報に対して種々の電算処理を行うことによって画像を再構成する。例えば、特定の対象を抽出して、画像の色彩やコントラストを調整することが主流になってきている。その際、光学素子中の光の反射によって、本来存在しない色情報が撮像素子に入力されると、その情報を取り除かなければならず、望ましくない。
【０００３】
近赤外線カットフィルタは、撮像素子の感度波長域における不要な近赤外光(波長７００～１２００ｎｍ)をカットする機能を有する。近赤外線カットフィルタは、一般に撮像素子の直前に設けられることが多い。
【０００４】
近赤外線カットフィルタとしては、近赤外線吸収ガラスを基材とし、平板上に研磨加工されたものが広く用いられている。
【０００５】
近赤外線吸収ガラスは、一般にＣｕイオンを含む。近赤外線吸収ガラスの分光透過特性の一例を図１に示す。尚、図１は、本発明を何ら限定するものではない。波長７００～１２００ｎｍ付近の光吸収特性は、ガラス中のＣｕイオン（Ｃｕ
２＋
）によって発現する。中でも、ＣｕイオンとともにＰイオンを含むガラスは、Ｃｕイオン（Ｃｕ
２＋
）のもつ近赤外線吸収特性を広範な波長域で示すことができるため、近赤外線カットフィルタ用のガラスとして有用である（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－１２６３０号公報
【０００７】
図１の波長６００ｎｍ以降の透過率カーブおいて、透過率５０％となる波長は「半値」と呼ばれ、近赤外線カットフィルタの主要規格の一つになっている。半値は、フィルタの仕様によって異なるが、波長６００ｎｍ～６５０ｎｍの範囲に設定されることが多い。半値を所望の値にする一般的な方法としては、ランベルト－ベールの法則にしたがい、ガラス基材の板厚か、ガラス中のＣｕイオン（Ｃｕ
２＋
）濃度のいずれかを調節する方法がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近赤外線カットフィルタには、近赤外線をカットする能力に優れること（即ち所望の半値を有しながら近赤外光の透過率が低いこと）とともに、可視域（紫色領域～赤色領域）の透過率が高いことも求められる。
【０００９】
また、近年、スマートフォン等に搭載される撮像素子モジュールには、小型化と高性能化の両立が求められており、近赤外線カットフィルタの板厚は薄肉化が要求されている。そのため、近赤外線吸収ガラスの厚みも、従来の１ｍｍから、近年は０．４５ｍｍ、０．３ｍｍまたは０．２ｍｍ程度まで薄肉化され、更には０．１ｍｍ台に薄肉化することも望まれている。
【００１０】
近赤外線吸収ガラスを単に薄肉化すると、近赤外線吸収に必要なＣｕＯの光学濃度（モル数×厚み）が減少することにより、近赤外線の吸収効率は低下してしまう。これを解決するためにはＣｕＯを増量することが考えられる。しかし、ＣｕＯを増量するのみでは、ＣｕＯの吸収が波長６００ｎｍ付近の可視域（すなわち赤色領域）に達し、また短波長側の透過率も低下する傾向があるために、可視域（紫色領域～赤色領域）の透過率と近赤外線の吸収を共に維持することは困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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